CN215268485U - 一种图像采集装置及焊线机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种图像采集装置及焊线机。图像采集装置包括底座、相机模组、第一透镜和第二透镜，相机模组和第二透镜安装于底座上，底座上开设有出光口，第一透镜活动安装于底座上，第一透镜相对于出光口的位置可调节，第二透镜的焦点位于相机模组上，第一透镜与第二透镜同轴心设置，第一透镜位于第二透镜和出光口之间，第二透镜位于相机模组和第一透镜之间。本实用新型通过调节第一透镜的位置，由此改变第一透镜到出光口之间的距离，当产品厚度较厚时，可以将第一透镜向靠近相机模组的一侧移动，当产品厚度较薄时，可以将第一透镜向远离相机模组的一侧移动，由此相机模组可以实现对不同厚度的产品进行图像采集。

Description

一种图像采集装置及焊线机

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，具体而言，涉及一种图像采集装置及焊线机。

背景技术

现有技术中，全自动焊线机的光路系统景深很小，一般小于0.3mm，但是光路系统聚焦物体工作距离在5mm以内可变，当遇到处理对象是两个面高度差超过0.3mm时，此时无法同时看到多个芯片或基板，此时相机无法采集到清晰的图像。

发明内容

本实用新型解决的问题是如何对不同厚度的产品进行图像采集。

为解决上述问题，本实用新型提供一种图像采集装置，所述图像采集装置包括底座、相机模组、第一透镜和第二透镜，所述相机模组和所述第二透镜安装于所述底座上，所述底座上开设有出光口，所述第一透镜活动安装于所述底座上，所述第一透镜相对于所述出光口的位置可调节，所述第二透镜的焦点位于所述相机模组上，所述第一透镜与所述第二透镜同轴心设置，所述第一透镜位于所述第二透镜和所述出光口之间，所述第二透镜位于所述相机模组和所述第一透镜之间。

可选地，所述图像采集装置还包括照明模组，所述照明模组适于对所述出光口照明。

可选地，所述照明模组包括第一分光镜，所述照明模组包括第一光源组件，所述第一分光镜位于所述出光口和所述第一光源组件之间，所述第一分光镜位于所述第一透镜的轴心处，所述出光口与所述第一分光镜呈夹角设置。

可选地，所述照明模组还包括第二分光镜，所述照明模组还包括第二光源组件，所述第一光源组件和所述第二光源组件分别位于所述第二分光镜的相对两侧，所述第二分光镜位于所述第一光源组件和所述第一分光镜之间，所述第二分光镜与所述第一光源组件和\或所述第二光源组件呈夹角设置。

可选地，所述第二分光镜与所述第一光源组件和\或所述第二光源组件之间的夹角呈45°。

可选地，所述第二分光镜与所述第一分光镜平行设置。

可选地，所述图像采集装置还包括物镜，所述物镜安装于所述出光口处。

可选地，所述物镜与所述第一分光镜之间的夹角呈45°。

可选地，所述图像采集装置还包括第三透镜，所述第三透镜与所述第一透镜、所述第二透镜同轴心设置，所述第三透镜位于所述第二透镜和所述第一透镜之间，所述第三透镜与所述底座连接。

可选地，所述图像采集装置还包括位置反馈装置，所述位置反馈装置安装于所述底座上，所述位置反馈装置用于检测所述第一透镜的位置。

可选地，所述图像采集装置还包括驱动组件，所述驱动组件与所述第一透镜驱动连接，所述驱动组件适于驱动所述第一透镜沿第一直线方向移动。

可选地，所述驱动组件包括直线电机和导轨结构，所述导轨结构沿所述第一直线方向设置，所述直线电机的动子与所述导轨结构滑动连接，所述第一透镜安装于所述直线电机的动子上。

相对于现有技术，本实用新型所述的图像采集装置所具有的有益效果是：

通过调节第一透镜的位置，由此改变第一透镜到出光口之间的距离，当产品厚度较厚时，可以将第一透镜向靠近相机模组的一侧移动，当产品厚度较薄时，可以将第一透镜向远离相机模组的一侧移动，由此相机模组可以实现对不同厚度的产品进行图像采集。

本实用新型还提供一种焊线机，包括控制器和如上所述的图像采集装置，所述控制器分别与相机模组、驱动组件、照明模组和位置反馈装置电连接。

本实用新型所提供的一种焊线机所具有的有益效果还包括所述图像采集装置的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本实用新型的图像采集装置的一实施例截面结构示意图；

图2为本实用新型的图像采集装置的一实施例结构示意图；

图3为本实用新型的图像采集装置的另一实施例结构示意图；

图4为本实用新型的图1中A处的局部放大图；

图5为本实用新型的图1中B处的局部放大图。

附图标记说明：

1-底座；11-出光口；2-相机模组；3-驱动组件；31-第二外罩；4-第一透镜；5-照明模组；51-第一分光镜；52-第二分光镜；53-第一光源组件；54-第二光源组件；55-第一外罩；6-第二透镜；7-第三透镜；8-位置反馈装置；9-物镜。

具体实施方式

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或转动连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实用新型的实施例的附图中设置有坐标系XYZ，其中X轴的正向代表右方，X轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方，Y轴的正向代表前方，Y轴的反方向代表后方，且术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方向或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”和“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。

如图1和图2所示，实用新型的一实施例提供一种图像采集装置，所述图像采集装置包括底座1、相机模组2、第一透镜4和第二透镜6，所述相机模组2和所述第二透镜6安装于所述底座1上，所述底座1上开设有出光口11，所述第一透镜4活动安装于所述底座1上，所述第一透镜4相对于所述出光口11的位置可调节，所述第二透镜6的焦点位于所述相机模组2上，所述第一透镜4与所述第二透镜6同轴心设置，所述第一透镜4位于所述第二透镜6和所述出光口11之间，所述第二透镜6位于所述相机模组2和所述第一透镜4之间。

第一透镜4可以通过电动或者手动驱动其沿X轴方向移动，由此改变第一透镜4的焦点位置，第一透镜4可以为聚焦镜，当第一透镜4沿X轴方向移动时，第一透镜4的焦点位置与第一透镜4沿同方向移动。产品可以为芯片、基板等。在此以芯片为例，当在一个平面内同时放置有多个厚度不一致的芯片，此时通过相机模组2对平面上的芯片进行图像采集，而当两个芯片之间的厚度差超过0.3mm时，此时相机模组2就无法同时看到两个芯片，相机模组2无法实现对焦。此时可以将第一透镜4沿X轴方向移动，以调节第一透镜4相对于出光口11的位置，从而改变第一透镜4的焦点位置。例如当芯片的厚度较厚时，可以将第一透镜4向靠近相机模组2的一侧移动，相当于焦点后移；而当芯片的厚度较薄时，可以将第一透镜4向远离相机模组2的一侧移动，相当于焦点前移。

第二透镜6用于对光进行聚焦和放大，通过第二透镜6可以使得相机模组2采集到图像分辨率较高的图像，便于看到图像上的更多细节内容。第二透镜6的焦点位于相机模组2上，当光通过第二透镜6后，第二透镜6会对光进行聚焦，聚焦后的光可以落在相机模组2上，以保障相机模组2采集到清晰的图像信息。同时，第一透镜4还可以起到减小色差的作用，同时减小成像畸变等不良影响，保障相机模组2最终采集到的图像质量。

通过调节第一透镜4的位置，由此改变第一透镜4到出光口11之间的距离，当产品厚度较厚时，可以将第一透镜4向靠近相机模组2的一侧移动，当产品厚度较薄时，可以将第一透镜4向远离相机模组2的一侧移动，由此相机模组2可以实现对不同厚度的产品进行图像采集。

如图2所示，所述图像采集装置还包括照明模组5，所述照明模组5适于对产品照明。照明模组5可以对产品进行照明以保障相机模组2所采集到的图像清晰。照明模组5可以为灯条、灯带灯，照明模组5可以呈环形，环形的照明模组5可以安装于底座上，环形的照明模组5可以对产品进行照明，保障相机模组2采集到清晰的图像信息。

如图1和图4所示，所述照明模组5包括第一分光镜51，所述照明模组5包括第一光源组件53，所述第一分光镜51位于所述出光口11和所述第一光源组件53之间，所述第一分光镜51位于所述第一透镜4的轴心处，所述出光口11与所述第一分光镜51呈夹角设置。

第一分光镜51一般为分束镜。分束镜是一种镀膜玻璃，在光学玻璃表面镀上一层或多层薄膜，当一束光投射到镀膜玻璃上后，通过反射和折射，光束就被分为两束或更多束。第一光源组件53可以由PCB板和灯珠组成，灯珠发出的光可以经过第一分光镜51折射由出光口11照射在待采集的产品上，例如芯片或者基板。光线还可以由芯片或者基板通过第一分光镜51反射到相机模组2上，通过相机模组2可以对芯片或者基板进行图像采集。且出光口11与第一分光镜51呈夹角设置，可以改变光束由出光口11进入后的入射方向。光束经过第一分光镜51时，其反射方向与入射方向间的夹角相同，使得光束可以经由第一分光镜51反射后沿X轴方向照射向第一透镜4。

如图1、图2和图4所示，所述照明模组5还包括第二分光镜52，所述照明模组5还包括第二光源组件54，所述第一光源组件53和所述第二光源组件54分别位于所述第二分光镜52的相对两侧，所述第二分光镜52位于所述第一光源组件53和所述第一分光镜51之间，所述第二分光镜52与所述第一光源组件53和\或所述第二光源组件54呈夹角设置。

第二光源组件54可以由PCB板和灯珠组件，第二光源组件54的PCB板与第一光源组件53的PCB板垂直设置，第一光源组件53的灯珠发出来的光可以沿Z轴方向射出，第二光源组件54的灯珠发出来的光可以由X轴方向射出。第二分光镜52可以对第一光源组件53发出的光进行折射，第二分光镜52还可以对第二光源组件54发出的光进行反射。第一光源组件53经过第二分光镜52折射出的光与第二光源组件54经过第二分光镜52反射出的光照射在第一分光镜51上，再经由第一分光镜51折射后到达物体上，以保障相机模组2采集到的图像更加清晰。照明模组5还包括第一外罩55，第一光源组件53和第二光源组件54位于第一外罩55内，通过第一外罩55可以对内部的第一光源组件53和第二光源组件54进行保护，同时还可以避免光的泄露，保障照明效果。

如图1和图4所示，所述第二分光镜52与所述第一光源组件53和\或所述第二光源组件54之间的夹角呈45°。第二分光镜52可以与水平方向呈45°夹角，通过呈45°设置的第二分光镜52，可以保障第二光源组件54发出的光沿Z轴方向反射，以保障光源的反射角度与折射角度。

所述第二分光镜52与所述第一分光镜51平行设置。第一分光镜51与水平方向呈45°夹角，可以保障待采集产品的光可以由第一分光镜51反射后沿X轴方向照射到相机模组2上，以进行产品的图像采集。

如图1和图4所示，所述图像采集装置还包括物镜9，所述物镜9安装于所述出光口11处。光源可以由产品经过物镜9，产品上发出的光源为点光源，物镜9可以将点光源改变为平行光，平行光可以照射在第一透镜4上。物镜9可以为凸透镜，当光束由产品上反射后，反射后的光束会通过物镜9，物镜9可以将点光源发出的光变成平行光，使得光束可以由平行于第一透镜4和第二透镜6的轴向方向入射。

所述物镜9与所述第一分光镜51之间的夹角呈45°。物镜9与第一分光镜51之间的夹角呈45°，由此可以保障物体发出的光由Z轴方向进入，经过第一分光镜51后由X轴方向射出，便于用户对位于水平方向上的产品进行图像采集。

如图1和图5所示，所述图像采集装置还包括第三透镜7，所述第三透镜7与所述第一透镜4、所述第二透镜6同轴心设置，所述第三透镜7位于所述第二透镜6和所述第一透镜4之间，所述第三透镜7与所述底座1连接。

当光由第一透镜4射出后，光束可以经过第三透镜7，第三透镜7可以起到改变光束方向的作用，光由第三透镜7出射后，光束呈收缩状，光束由第三透镜7向相机模组2的方向逐渐收缩。同时，第三透镜7还可以起到减小色差的作用，同时减小成像畸变等不良影响，保障相机模组2最终采集到的图像质量。

如图1和图2所示，所述图像采集装置还包括位置反馈装置8，所述位置反馈装置8安装于所述底座1上，所述位置反馈装置8用于检测所述第一透镜4的位置。

位置反馈装置8可以是位移传感器、光栅、磁栅、光电传感器、激光传感器、接近传感器等。通过位置反馈装置8可以实时检测当前直线电机的动子所处位置，根据位置反馈装置8的信息从而可以记载在当前产品厚度下，达到最佳的成像效果时，直线电机的动子所对应的最佳位置。

如图2和图3所示，所述图像采集装置还包括驱动组件3，所述驱动组件3与所述第一透镜4驱动连接，所述驱动组件3适于驱动所述第一透镜4沿第一直线方向移动。

第一直线方向可以为图中X轴的方向，驱动组件3对第一透镜4的驱动形式可以为气缸、电缸、步进电机、伺服电机、直线电机、音圈电机、丝杆、皮带、齿轮齿条、涡轮蜗杆、直线导轨、直线轴承、滚珠滑套、交叉导轨等。在本实施例中以直线电机为例，所述驱动组件3包括直线电机和导轨结构，所述导轨结构沿所述第一直线方向设置，所述直线电机的定子与所述底座1连接，所述直线电机的动子与所述导轨结构滑动连接，所述第一透镜4与所述直线电机的动子连接。驱动组件3还可以包括第二外罩31，直线电机安装于第二外罩31内，以此可以起到保护直线电机、防尘等作用。

所述驱动组件3还包括直线电机和导轨结构，所述导轨结构沿所述第一直线方向设置，所述直线电机的动子与所述导轨结构滑动连接，所述第一透镜4安装于所述直线电机的动子上。

直线电机的定子相当于旋转电机定子的，也叫初级；直线电机的动子相当于旋转电机动子的，也叫次级，初级的主要作用是用于产生磁场，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。在实际应用时，将初级和次级制造成不同的长度，以保证在所需行程范围内初级与次级之间的耦合保持不变。直线电机可以是短初级长次级，也可以是长初级短次级。以直线感应电动机为例：当初级绕组通入交流电源时，便在气隙中产生行波磁场，次级在行波磁场切割下，将感应出电动势并产生电流，该电流与气隙中的磁场相作用就产生电磁推力。如果初级固定，则次级在推力作用下做直线运动；反之，则初级做直线运动。在此方案中，第一透镜4安装于动子上，动子由定子产生的磁场的作用，沿着导轨结构的方向移动，导轨结构用于限制动子的位置，使得动子在移动的过程中，始终处于定子所产生的磁场中，接受磁场产生的作用力。由于直线电机运行过程中具有高速、高加速度、高精度等优点，因此，通过直线电机驱动的第一透镜4也具有高速、高加速度、高精度等优点，进一步提高了对焦速度和对焦精度。

本实用新型另一实施例的一种焊线机包括控制器和如上所述的图像采集装置。所述控制器分别与相机模组2、驱动组件3、照明模组5和位置反馈装置8电连接。

需要说明的是，本实用新型仅涉及结构方面的改进，并不涉及对软件程序的改进，控制器中的软件程序均为现有技术。控制器可以根据位置反馈装置8反馈的位置信息控制相机模组2进行拍摄，控制器还可以控制照明模组5照明，控制器还可以根据位置反馈装置8反馈的位置信息控制驱动组件3驱动第一透镜4沿第一直线方向移动。其中，控制器根据位置反馈装置8反馈的位置信息控制相机模组2进行拍摄、控制器控制照明模组5照明、控制器根据位置反馈装置8反馈的位置信息控制第一透镜4沿第一直线方向移动为现有技术。在前期可以对图像采集装置进行示教，设置多个厚度的产品，分别对不同厚度的产品进行对焦，以采集清晰的图像，同时可以对应记录不同厚度的产品，第一聚焦镜当前所处的位置。在后期在平面内同时放置有多个不同厚度的产品时，控制器可以自行控制驱动组件3驱动第一透镜4移动，以实现对不同厚度产品的自动对焦。所述焊线机所具有的有益效果还包括所述图像采集装置的有益效果，在此不再赘述。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (13)

1.一种图像采集装置，其特征在于，包括底座、相机模组、第一透镜和第二透镜，所述相机模组和所述第二透镜安装于所述底座上，所述底座上开设有出光口，所述第一透镜活动安装于所述底座上，所述第一透镜相对于所述出光口的位置可调节，所述第二透镜的焦点位于所述相机模组上，所述第一透镜与所述第二透镜同轴心设置，所述第一透镜位于所述第二透镜和所述出光口之间，所述第二透镜位于所述相机模组和所述第一透镜之间。

2.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，还包括照明模组，所述照明模组适于对产品照明。

3.根据权利要求2所述的图像采集装置，其特征在于，所述照明模组包括第一分光镜，所述照明模组包括第一光源组件，所述第一分光镜位于所述出光口和所述第一光源组件之间，所述第一分光镜位于所述第一透镜的轴心处，所述出光口与所述第一分光镜呈夹角设置。

4.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，所述照明模组还包括第二分光镜，所述照明模组还包括第二光源组件，所述第一光源组件和所述第二光源组件分别位于所述第二分光镜的相对两侧，所述第二分光镜位于所述第一光源组件和所述第一分光镜之间，所述第二分光镜与所述第一光源组件和\或所述第二光源组件呈夹角设置。

5.根据权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，所述第二分光镜与所述第一光源组件和\或所述第二光源组件之间的夹角呈45°。

6.根据权利要求4所述的图像采集装置，其特征在于，所述第二分光镜与所述第一分光镜平行设置。

7.根据权利要求3所述的图像采集装置，其特征在于，还包括物镜，所述物镜安装于所述出光口处。

8.根据权利要求7所述的图像采集装置，其特征在于，所述物镜与所述第一分光镜之间的夹角呈45°。

9.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，还包括第三透镜，所述第三透镜与所述第一透镜、所述第二透镜同轴心设置，所述第三透镜位于所述第二透镜和所述第一透镜之间，所述第三透镜与所述底座连接。

10.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，还包括位置反馈装置，所述位置反馈装置安装于所述底座上，所述位置反馈装置用于检测所述第一透镜的位置。

11.根据权利要求1所述的图像采集装置，其特征在于，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述第一透镜驱动连接，所述驱动组件适于驱动所述第一透镜沿第一直线方向移动。

12.根据权利要求11所述的图像采集装置，其特征在于，所述驱动组件包括直线电机和导轨结构，所述导轨结构沿所述第一直线方向设置，所述直线电机的动子与所述导轨结构滑动连接，所述第一透镜安装于所述直线电机的动子上。

13.一种焊线机，其特征在于，包括控制器和如权利要求1-12中任一项所述的图像采集装置，所述控制器分别与相机模组、驱动组件、照明模组和位置反馈装置电连接。

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